电气控制技术(第1章)

《电机与电气控制技术》第2版习 题 解 答第一章 变压器1-1 在分析变压器时，对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的？答：在分析变压器运行时，上述正弦量的正方向规定如下：1）电源电压正方向与其电流正方向采用关联方向，即两者正方向一致；2）绕组电流正方向与所建立的磁通正方向符合右手螺旋定则；3）由交变磁通产生的感应电动势，两者的正方向符合右手螺旋定则。

1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？答：变压器一次绕组流过正弦交流电流，产生正弦交流磁通，该磁通绝大部分沿变压器铁心闭合且与一、二次绕组同时交链，这部分磁通为主磁通；而另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链，且主要经非磁性材料闭合，不只二次绕组交链的磁通为一次绕组的漏磁通。

主磁通为工作磁通，漏磁通为非工作磁通。

1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时，空载电流主要用来建立主磁通，由于空载运行时没有输出功率，仅存在空载损耗即变压器的铁心损耗，故空载电流仅为额定电流的0.02~0.1。

1-4 一台单相变压器，额定电压为220V/110V ，如果将二次侧误接在220V 电源上，对变压器有何影响？答：单相变压器，额定电压为220V/110V ，额定电压是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件而规定的绕组正常工作电压值，说明该单相变压器二次侧绕组正常工作电压值为110V ，现将二次侧误接在220V 电源上，首先220V 电源电压大大超过其110V 的正常工作电压值，二次侧绝缘强度不够有可能使绝缘击穿而损坏。

另一方面该单相变压器为一台降压变压器，一次绕组匝数N 1=2N 2，接法正确时U 1=220=4.44fN 1φ m ,误接时220=4.44fN 2φ' m ，则误接时φ' m =2φ'm ，致使铁心饱和，工作在磁化曲线的饱和段，致使励磁电流激增，既便在空载情况下，电流也大增，将使绕组发热而烧坏。

一：填空题1.1 刀开关在安装时，手柄要(向上)不得(倒装或平装),避免由于重力自动下降，引起误动合闸。

接线时，应将(电源线)接在刀开关上端,(负载线)接在开关下端。

1.2 转换开关由(触头座),(凸轮), (转轴),定位机构(螺杆)、(手柄)及外壳等部分组成。

1.3 螺旋式熔断器在装接使用时，(电源线)应当接在下接线端，_负载线_接到上接线端。

1.4 自动空气开关又称(自动空气断路器)，其热脱扣器做(过载)保护用，电磁脱口机构做（短路）保护用，欠电压脱扣器做（断路）保护用。

1.5 接触器按其主触点通过电流的种类不同可分为(直流接触器)和(交流接触器)接触器两种。

1.6 交流接触器由(电磁机构)、(触头闭合),(灭弧装置)及其他部件等四部分组成。

1.7 热继电器是利用电流的(热)效应而动作的，它的发热元件应(串联)于电动机电源回路中。

1.8 电压继电器按动作电压值的不同，有(过电压),(欠电压)和(零电压)之分。

1.9 中间继电器的结构和原理与(交流接触器)相同，故也称为(辅助)继电器，其各对触头允许通过额定电流一般为(10)安。

1.10电流继电器的吸引线圈应(串联)在主电路中。

欠电流继电器在主电路通过正常工作电流时，动铁芯已经被(吸合),当主电路的电流(下降至)其整定电流时，动铁芯才被(释放)。

电流继电器的文字符号是(KA)。

二：判断题（正确的打√，错误的打×）1.11 刀开关铁壳开关组合开关的额定电流要大于实际电路电流。

（R ）1.12 刀开关若带负载操作时，其动作越慢越好。

（F）1.13 选择刀开关时，刀开关的额定电压应大于或等于线路的额定电压，额定电流应大于或等于线路的额定电流。

（R）1.14 熔断器应用于低压配电系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，使用时并接在被保护电路中。

（F）1.15 中间继电器有时可控制大容量电动机的启停。

（F）1.16 交流接触器除通断电路外，还具备短路和过载保护作用。

第一章继电接触逻辑控制基础习题参考答案一、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？解：与气隙δ（衔铁与静铁心之间空气间吸力特性是指电磁机构在吸动过程中，电磁吸力Fat隙）的变化关系曲线。

反力特性是指电磁机构在吸动过程中，反作用力（包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力）Fr与气隙δ的变化关系曲线。

为了使电磁机构能正常工作，其吸力特性与反力特性配合必须得当。

在吸合过程中，其吸力特性位于反力特性上方，保证可靠吸合；若衔铁不能吸合，或衔铁频繁动作，除了设备无法正常工作外，交流电磁线圈很可能因电流过大而烧毁。

在释放过程中，吸力特性位于反力特性下方。

保证可靠释放。

二、单相交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？解：电磁铁的吸引线圈通电时，会出现衔铁发出振动或较大的噪声。

这时因为，当流过吸引线圈的单相交流电流减小时，会使吸力下降，当吸力小于反力时，衔铁与静铁心释放。

当流过吸引线圈的单相交流电流增大时，会使吸力上升，当吸力大于反力时，衔铁与静铁心吸合。

如此周而复始引起振动或较大的噪声。

三、触头设计成双断口桥式结构的原因是什么？解：触头设计成桥式双断口触点是为了提供灭弧能力。

将电弧分成两段，以提高电弧的起弧电压；同时利用两段电弧的相互排斥的电磁力将电弧向外侧拉长，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧。

见教材第7页的图1-6所示。

四、交流接触器在衔铁吸合前线圈中为什么会产生很大的电流？解：交流接触器的线圈是可等效为一个电感和电阻串联，铁心越大，电感量越大。

则感抗越大。

在吸合前,由于铁心与衔铁不吸合，磁阻很大,电感量就小，阻抗就小，所以电流大。

当铁心和衔铁吸合后，磁阻小，电感量增大，感抗增大，所以电流小。

直流接触器通的是直流电流，电感在直流电流下近似于短路。

线圈的直流电阻很大，电流变化不大。

五、从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？解：结构方面：两者的组成部分一样。

习题与思考题1.电磁式电器主要由哪几部分组成?各部分的作用是什么?答：电磁式电器主要电磁机构和触点系统组成，其次还有灭弧系统和其他缓冲机构。

电磁机构由电磁线圈、铁心和衔铁三部分组成。

电磁线圈的作用是将电能转换为磁能，即产生磁通，衔铁在电磁吸力作用下产生机械位移使铁心与之吸合。

触点是一切有触点电器的执行部件，它在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用。

2.何谓电磁式电器的吸力特性和反力特性?吸力特性与反力特性应如何配合?答：吸力特性是指电磁吸力F at随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线，不同的电磁机构,有不同的吸力特性。

反力特性是指反作用力Fr与气隙δ的关系曲线。

为了使电磁机构正常工作,保证衔铁能牢牢吸合,其吸力特性与反力特性必须配合得当。

在衔铁整个吸合过程中,其吸力都必须大于反力,即吸力特性必须始终位于反力特性上方,但不能过大或过小。

吸力过大时,动、静触点接触及衔铁与铁心接触时的冲击力很大,会使触点和衔铁发生弹跳,从而导致触点熔焊或烧毁,影响电磁机构的机械寿命；吸力过小时,又不能保证可靠吸合,难以满足高频率操作的要求。

在衔铁释放时,反力必须大于吸力(此时的吸力是由剩磁产生的),即吸力特性必须位于反力特性下方。

3.如何区分直流电磁机构和交流电磁机构?如何区分电压线圈和电流线圈?答：直流电磁机构其铁心与衔铁由软钢或工程纯铁制成，线圈为高而薄的瘦高形，不设线圈骨架；交流电磁机构其铁心由硅钢片叠铆而成，线圈为短而厚的矮胖形，设有线圈骨架。

电流线圈串联在电路中，线圈导线粗且匝数少；电压线圈并联在电路中，线圈导线细且匝数多。

4.单相交流电磁机构中的短路环的作用是什么?三相交流电磁机构是否也要装短路环?为什么?答：单相交流电磁机构中短路环的作用是消除振动和噪声，三相交流电磁机构不需要加短路环，因为三相磁通不会同时过零，产生的合成电磁吸力始终大于反力。

5.交流电磁线圈通电后，衔铁长时间卡住不能吸合，会产生什么后果?答：交流电磁线圈通电后，如果衔铁长时间卡住不能吸合，铁心和衔铁之间的空隙大，电抗小，通过线圈的激磁电流很大，往往大于工作电流的十几倍，因而引起线圈产生过热现象，严重时会将线圈烧毁。

第一章1—1电器为什么需要灭弧装置?答：电路中的电压超过10～12V和电流超过80～100mA，则在动、静触头分离时在它们的气隙中间就会产生强烈的火花或电弧。

电弧时一种高温高热的气体放电现象，其结果会使触头烧坏,缩短使用寿命，因此通常要设灭弧装置。

1-2单相交流电磁机构中的短路环的作用是什么？三相交流电磁机构中是否也需短路环?当接触器内部发出振动噪声时，产生的原因可能有哪几种?答：单相交流电磁机构中的短路环的作用在于它产生的磁通滞后于主磁通一定相位差，它们产生的电磁力与F1之间也就有一相位差。

三相交流电磁机构中不需短路环。

交流电流要周期过零值,其产生的电磁吸力也要周期过零,这样在释放弹簧反力和电磁力的共同作用下衔铁就要产生振动。

1—3“将三只20A的接触器的触头并联起来，就可正常控制60A的负载；若控制30A的负载，它们的寿命就约延长一倍.”对吗？为什么?答：不对，前半句是对的，将三只20A的接触器的触头并联起来，就可正常控制60A的负载，但若控制30A的负载，它们的寿命就约延长一倍，是错误的.1—4额定电流30A的电动机带稳定负载,测得电流值为26A，应如何整定热继电器的额定电流值?对于三角形接法的电动机应如何选择热继电器？答：整定热继电器的额定电流值:三角形接法的电动机在有可能不满载工作时,必须选用带断相保护功能的热继电器.1—5对保护一般照明线路的熔体额定电流如何选择？对保护一台电动机和多台电动机的熔体额定电流如何选定？答：对保护一般照明线路的熔体额定电流等于或稍大于线路的工作电流；对保护一台电动机或多台电动机的熔体额定电流等于或稍大于可能出现的最大电流除以2.5，其中多台电动机，可能出现的最大电流等于容量最大一台电动机起动电流,加上其他各台电动机的额定电流。

1-6固态继电器有哪些优缺点?在什么场合应优先选用固态继电器？答：优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪声和使用方便;缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小.1-7断路器可以拥有哪些脱扣器？用于保护电动机需要哪些脱扣器？用于保护灯光球场的照明线路需要哪些脱扣器？断路器与熔断器相比较，各有什么特点？答:断路器可以拥有分励脱扣器、漏电脱扣器、热脱扣器与过电流脱扣器等;用于保护电动机需要电流脱扣器;用于保护灯光球场的照明线路需要复式脱扣器；断路器是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间并分断电流的开关电器；熔断器是当通过它的电流超过规定值达一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化，从而分断电路的电器。

第1章教学检测及答案一、填空题1. 直流发电机的工作原理是基于（电磁感应）原理，直流电动机的工作原理是基于（电磁力）定律。

2. 电磁力与转子半径之积即为（电磁转矩）3. 直流电机主磁极的作用是产生恒定、有一定空间分布形状的气隙磁通密度。

主磁极由（主磁极铁心和放置在铁心上的励磁绕组）构成。

4. 主磁极上的线圈是用来产生主磁通的，称为（励磁绕组）。

5. （电刷装置与换向片）一起完成机械整流，把电枢中的交变电流变成电刷上的直流或把外部电路中的直流变换为电枢中的交流。

6. 在电机中每一个线圈称为一个（元件），多个元件有规律地连接起来形成（电枢绕组）。

7. 电刷位于几何中性线上时的电枢反应特点为（电枢反应使气隙磁场发生畸变）和（对主磁场起去磁作用）。

8. 直流电机的感应电动势与（电机结构、每极气隙磁通和电机转速）有关。

9. 制造好的直流电机其电磁转矩仅与（电枢电流和每极气隙磁通成正比）。

10. 他励直流电动机的制动有（能耗制动、反接制动和回馈制动）三种方式。

11.反接制动分为（电压反接制动和倒拉反转反接制动）两种。

二、判断题（对的画√，错的画×）1. 直流发机的电枢线圈内部的感应电动势是交变的。

（√）2. 直流电动机获得反转的方法是改变磁场极性同时改变电源电压的极性使流过导体的电流方向改变。

（×）3. 电磁转矩阻碍发电机旋转，是制动转矩。

原动机必须用足够大的拖动转矩来克服电磁转矩的制动作用，以维持发电机的稳定运行。

此时发电机从原动机吸取机械能，转换成电能向负载输出。

（√）4. 电动机的电枢电动势是一反电动势，它阻碍电流流入电动机。

直流电动机要正常工作，就必须施加直流电源以克服反电动势的阻碍作用，把电流送入电动机。

此时电动机从直流电源吸取电能，转换成机械能输出。

（√）5. 无论发电机还是电动机，由于电磁的相互作用，电枢电动势和电磁转矩是同时存在的, 电动机的电枢电动势是一正向电动势。

（×）6. 换向极用来改善直流电机的换向，电机均应安装换向极。

电气控制技术实验指导书信息工程学院自动化教研室目录目录...................................................... 错误！未定义书签。

第一章电气控制技术实验说明................................. 错误！未定义书签。

1-1实验的目的和实验方法................................ 错误！未定义书签。

1-2实验安全操作规程.................................... 错误！未定义书签。

第二章电气控制技术实验 (4)2-1三相异步电动和自锁控制线路 (4)2-2三相异步电动机可逆运转控制 (5)2-3三相异步电动机Y- 降压启动控制线路 (7)2-4能耗制动控制 (9)2-5工作台往返自动控制 (10)2-6 C620车床电气控制 (12)2-7电动葫芦电气控制电路实验 (13)2-8 x62w铣床模拟控制线路的调试分析 (14)第一章电气控制技术实验说明1-1实验的目的和实验方法实验课是整个教学过程的一个重要环节，实验是培养学生独立工作能力，使用所学理论解决实际问题，巩固基本理论并获得实践技能重要手段。

做一个实验大致可分为三个阶段，即实验前的准备；进行实验；实验后的数据处理、分析及写出实验报告。

一、实验前的准备实验前应认真阅读实验指导书，明确实验目的、要求、内容、步骤，并复习有关理论知识，在实验前要熟悉有关线路和实验步骤。

进入实验室后，不要急于连接线路，应先熟悉所用的组件的工作原理，使用方法及其额定值，合理选用仪表及其量程。

二、实验的进行１、建立小组，分工合作。

做实验时应以小组为单位，实验过程中的接线、检查线路、调节负载、记录数据等工作明确到没一个人，以保证实验的顺利进行。

２、连接实验电路接线前应合理安排所用组件的位置，通常以便利与操作和观测读数为原则。

在接线中，要注意先接串联主回路，后接并联支路。